2009年11月2日
在老电影中,Lucretia Borgia四处游荡,将戒指上的粉末倒进酒杯,不小心无人看管。毒药戒指通常是一种由金丝制成的糖果,上面有一块宝石或多面宝石,可以将其打碎以清空戒指内的物品。它总是巨大的——如此之大,似乎没有人注意到它。
Lucretia会为夏有楠的实验室设计的“智能胶囊”献出自己的眼睛圣路易斯华盛顿大学.这是一个覆盖着一种智能聚合物的金色小笼子,它对光线有反应,打开来清空里面的东西,当光线关闭时又重新密封起来。这个纳米笼子比卢克丽霞的戒指要狡猾得多,也要谨慎得多,它太小了,除了间接地看不见:数十亿的纳米笼子会在试管中改变液体的颜色。
不,Lucretia,夏是一个治疗者而不是毒药者。智能纳米笼设计用于填充药物,如化疗药物或杀菌剂。仅在药物预期靶组织附近小心地释放滴定量的药物,该给药系统将最大限度地发挥药物的有益作用,同时最小化其副作用。
2009年11月1日,作为《自然材料》杂志在线出版计划的一部分,胶囊的制作方法和性能测试在网上公布。欧洲杯足球竞彩
制造智能胶囊的第一步是混合一批银纳米立方体。通过将硝酸银(AgNO3)加入到溶液中,给银离子提供电子,使它们沉淀成固体银,可以制成微小的单晶立方体。另一种化学物质的加入促使银原子沉积在种子晶体的某些部分,而不是其他部分,促使种子形成边缘锋利的立方体,而不是畸形的块状。
第二步将立方体的八个角都剪掉。
然后,剪好的银立方体作为“祭品模板”,在其上形成金笼子。当银纳米立方体在氯尿酸(HAuCl4)中加热时,酸中的金离子从立方体中的银原子窃取电子。银溶解,金沉淀。
当立方体从内部挖空时,银色立方体上会形成一层金皮。银原子通过立方体的尖角形成的孔隙进入溶液。
“但真正酷的部分,”夏说,“以及纳米技术最酷的部分,是微小的金笼子与散装金有非常不同的性质。”特别是,它们对光线的反应不同。
通过改变笼壁的厚度,纳米笼的颜色可以在比固体颗粒更广的范围内调节,夏说。欧洲杯猜球平台随着更多的金沉淀下来,外壳变厚,纳米笼的悬浮物从红色,变成紫色,变成亮蓝色,再变成深蓝色,最后变成近红外波长。
夏的团队想要在近红外波段达到一个狭窄的组织透明度窗口,在750到900纳米之间。这个窗口的一边是被血液强烈吸收的波长,另一边是被水强烈吸收的波长。
在这个最佳位置的光线可以穿透身体几英寸深。
夏笑着说:“人们过去常常在会谈中做示范。”。“他们把一个红色的二极管激光器放在嘴里,观众可以从外面看到,因为二极管的波长是780纳米,在这个波长下,肉是非常透明的。”
在这里,事情变得更棘手,但也更令人惊讶。共振实际上有两部分。在共振频率下,光可以被笼子散射,被笼子吸收,或者是这两种过程的结合。
就像他们可以调节表面等离子体共振一样,科学家们可以通过控制纳米笼的尺寸和孔隙率来调整吸收多少能量,而不是分散多少。
夏用一件神奇的罗马工艺品,4世纪的利库尔古斯杯来说明散射和吸收之间的区别。这个杯子从外面看是翠绿色的,但从里面看就变成了粉红色。
现代分析表明,这种古老的玻璃含有银金合金的纳米颗粒,这种纳米颗粒在光谱的绿色部分强烈散射光线。然而,当杯子从欧洲杯猜球平台里面点燃时,绿光被吸收,我们看到剩下的光,主要是红色,绿色的补充色。
这实际上是科学家们用来打开和关闭纳米笼的吸收成分。当光被吸收时,它就会转化为热量,纳米笼上覆盖着一种特殊的聚合物,这种聚合物以一种有趣的方式对热量做出反应。
聚合物,聚(n -异丙基丙烯酰胺)及其衍生物具有所谓的临界温度。当它达到这个温度时,它经历一种叫做相变的转变。
如果温度低于临界温度,聚合物链就会像刷子一样从笼中脱颖而出。电刷密封罐笼的毛孔,防止货物泄漏。另一方面,如果温度高于临界温度,聚合物链就会避开水,收缩并坍塌。当它们收缩时,笼子的毛孔就会打开,里面的东西就会涌出来。
“这有点违反直觉,”夏说。“一般来说,当温度升高时,分子会膨胀,但这个分子恰恰相反。”
就像这个系统的其他东西一样,聚合物是可调的。科学家们可以通过改变其成分来控制其临界温度。在医疗应用方面,他们将临界温度调至刚好高于体温(37摄氏度)但远低于42摄氏度(107华氏度)的水平,在这个温度下,热量将开始杀死细胞。
接下来是有趣的部分。一旦他们制造出了智能胶囊,科学家们就会在胶囊中加入一种叫做alazarin crimson或rose madder的鲜红色染料进行测试。这种染料便于用分光计检测和测量任何释放物。
通过在高于智能聚合物临界温度的染料溶液中摇动笼子来装载它们。接下来,他们被浸泡在冰浴中,以触发聚合物关闭毛孔,并将染料困在笼子里。然后在近红外激光的照射下再次打开笼子。吸收的光使金笼升温到临界温度以上,引起聚合物的相变。聚合物坍塌了,笼子的孔隙暴露了出来,染料溢出来。
接下来,研究小组在胶囊中装入阿霉素(一种常见的化疗药物),用激光触发药物释放,杀死在塑料板上的小孔中生长的乳腺癌细胞。
最后,他们在胶囊中装入一种酶,这种酶可以剪开细菌的细胞壁,并用它们杀死一种细菌,这种细菌是我们口腔和喉咙菌群的正常组成部分。
卢克雷蒂亚,把你的心吃掉。